PROPIEDADES Y CARACTERISTÍCAS DINÁMICAS DE LOS LÍQUIDOS

Transcripción

1 PROPIEDADES Y CARACTERISTÍCAS DINÁMICAS DE LOS LÍQUIDOS I.- Introducción Los líquidos forman parte del conjunto de elementos conocidos como fluidos, tanto líquidos como gases son considerados como fluidos; entre las diferencias fundamentales es posible citar que los líquidos tienen volumen definido, mientras que los gases no, ya que al expandirse y contraerse pueden ocupar el volumen del recipiente que los contenga. Los líquidos presentan ciertas propiedades que afectan de manera directa sus características dinámicas. Entre estas propiedades se pueden mencionar: la densidad, la viscosidad, el peso específico, la presión de vaporización y la tensión superficial. La densidad se define como la relación que existe entre la masa de un líquido y el volumen que esa masa ocupa; la viscosidad se define como la resistencia de un líquido a fluir; el peso específico está dado por la relación entre el peso de un líquido y el volumen que este ocupa en el espacio; la tensión superficial se genera por un desequilibrio de fuerzas entre las moléculas superficiales del líquido y las de interior, generando que los insectos y objetos livianos puedan flotar y moverse sobre la superficie del agua, por ejemplo. La presión de vaporización se refiere a la presión genera el vapor de líquido que se produce por los cambios de presión dentro de un conducto cerrado, en el caso de canales no representa importancia significativa porque la energía generada es disipada a la atmósfera, mientras que en una tubería puede almacenarse y generar la explosión de la misma. El movimiento de los líquidos presenta ciertas características dinámicas como la aceleración y la velocidad. La aceleración es el cambio de velocidad en la unidad de tiempo, mientras que la velocidad es el cambio de desplazamiento con respecto a la unidad de tiempo. Tanto la aceleración como la velocidad son características variables en el tiempo y el espacio. El roce de la moléculas de agua con las paredes del conducto (canal y tubería) genera fricción lo que provoca a su vez, cambios en la aceleración y velocidad del flujo. Los flujos pueden ser laminares y turbulentos, caracterizándose los primeros, por flujos tranquilos con velocidades bajas, mientras que los segundos, se caracterizan por velocidades altas, tales como los que se presentan en cascadas y caídas de agua en canales. II.- Objetivos a) Reconocer teóricamente algunas propiedades del agua en un canal. b) Determinar la velocidad de flujo de agua en un canal.

2 III.- Materiales y Métodos La práctica se realizó en el canal lateral del canal principal Oriental a la altura del poblado El diez, municipio de Culiacán, en el estado de Sinaloa al noroeste de la República Mexicana, cuya localización se observa en la Figura 1. Figura 1.- Localización geográfica del sitio de trabajo. Para la realización de la práctica utilizamos libreta, pluma, cámara fotográfica, 3 trozos de madera como flotadores, cinta métrica (flexómetro), dos estacas o piedras, cronómetro del celular, calculadora. Propiedades de los líquidos: para la práctica se utilizó una exposición oral por parte del profesor de hidráulica quien expuso y ejemplificó las propiedades de los líquidos, haciendo algunos señalamientos en el propio flujo de agua en el canal. Durante la exposición realizamos algunas anotaciones de interés general como referencia y tomamos fotografías en el sitio. Características dinámicas (velocidad): para la medición de la velocidad del flujo utilizamos el método del flotador; el cual consiste en medir una distancia de etros a la orilla del canal y utilizando tres objetos flotadores (pedazos de madera) medimos el tiempo de recorrido. Se señaló un punto inicial con una piedra o estaca, se midieron los y se señaló el punto final con otra piedra o estaca. Se arrojaba el flotador antes del punto inicial y cuando llegaba a este punto comenzábamos a medir el tiempo con el cronómetro en el celular, posteriormente deteníamos el tiempo cuando al flotador llegaba al punto final.

3 El flotador se arrojó en tres lugares diferentes (en ambas orillas del canal y por el centro del canal), para medir el tiempo de recorrido del flotador y mediante la siguiente ecuación calculamos la velocidad del flujo: v = d t Donde v es la velocidad en m/s, d es la distancia recorrida en m y t es el tiempo de recorrido en s. Cuando obtuvimos las 3 velocidades, calculamos el promedio de ellas con la ecuación: v = v1 + v2 + v3 3 IV.- Resultados Durante la práctica obtuvimos 3 mediciones de tiempo: Primera orilla del canal Centro del canal Segunda orilla el canal t1 = 20.9 s t2 = 13.8 s t3 = 23.3 s Las velocidades calculadas fueron: v1 = d t1 = = m/s 20.9 s v2 = d t2 = = m/s 13.8 s v3 = d t1 = = m/s 23.3 s En las Figuras 2, 3 y 4 se observan algunas etapas del proceso de trabajo de campo.

4 Figura 2.- Medición de los a la orilla del canal. Figura 3.- Se arrojaba el flotador a la corriente de agua en el canal. Figura 4.- Se tomaba el tiempo de recorrido del flotador.

5 V.- Conclusiones De esta visita y práctica de campo es posible concluir que: Las propiedades de los líquidos como la densidad, peso específico y viscosidad, afectan el movimiento de los líquidos en general. Las características dinámicas del flujo de agua en un canal son diferentes al medirlas en lugares distintos y en varios tiempos. Como se pudo observar en los resultados obtenidos, la velocidad del agua es menor en las orillas del canal, debido a la fricción de las moléculas de agua con la vegetación que existe en la orilla del canal, mientras que en el centro del canal, la velocidad fue mayor porque no había vegetación. Otro factor que pudiera determinar la velocidad es el tamaño y peso del flotador, ya que los demás compañeros del grupo obtuvieron resultados similares en el comportamiento, pero diferentes en cuanto a cantidad, porque se midió con diferentes flotadores y en diferentes tiempos. VI.- Bibliografía Franquet Bernis, José Cálculo hidráulico de las conducciones libres y forzadas. Universidad Internacional de Cataluña y de la Asociación de Ingenieros Agrónomos de Cataluña. Cataluña, España. 240 pp. Valverde, Juan Carlos Riego y Drenaje. Universidad Estatal a distancia de San José. Costa Rica. 125 pp. Sotelo Ávila, Gilberto Propiedades de los fluidos. Hidráulica General, Volumen 1. Editorial Limusa. México. 561 pp. Hubert, Chanson Principios básicos de flujos en canales abiertos. Hidráulica del flujo en canales abiertos. Editorial Emma Ariza H. Colombia. 560 pp.